Doppelpass-Umkehrosmose-System: Aufbau, Konstruktionsmerkmale und Anwendungsfälle

Oktober 13, 2025

Dieser Leitfaden erklärt, was ein Doppelpass-Umkehrosmose-System (Zwei-Pass-RO) ist, warum Ingenieure sie der Ein-Pass-RO vorziehen und wie man sie plant, betreibt und ihre Leistung überprüft. Wir behandeln die Systemarchitektur, Optionen für die Verrohrung zwischen den Stufen, Berechnungen zur Rückgewinnung, Wasserchemie (Bor/Kieselsäure/CO₂), Kontrollen, Zuverlässigkeit und häufig gestellte Fragen - so können Sie Projekte schneller planen und häufige Fallstricke vermeiden.
Executive Snapshot: Wann sollte man sich für ein Doppelpass-Umkehrosmosesystem entscheiden?

Anwendungsfälle: UPW & Elektronik, Batterieanlagen, pharmazeutische WFI-Vorbehandlung, Getränkemischwasser, Hochdruckkesselzusatz.
Warum zwei Durchgänge? Geringere Leitfähigkeit/TOC, bessere Kontrolle von Bor/Kieselsäure, weniger CO₂robustes Polieren ohne MB/EDI (oder als stabile Zuführung zu EDI).
Verglichen mit Single-Pass + Polieren: RO mit zwei Durchgängen reduziert das Oxidationsmittelrisiko für das nachgeschaltete Polieren, vereinfacht den chemischen Fußabdruck und kann die <5-10 µS/cm durchgängig mit ordnungsgemäßer Konditionierung zwischen den Stufen.

Parameter	Single-pass RO	Doppelter Durchgang RO	Anmerkungen
Typische Gesamterholung	70-80%	85-95%	Hängt von R ab₁, R₂und eine Strategie zur Rückführung der Sole.
Leitfähigkeit des Permeats	15-40 µS/cm	3-10 µS/cm	Mit zwischengeschalteter pH-/Entgasung bei CO₂ hoch ist.
Kontrolle von Bor/Kieselerde	Mäßig	Hoch	Die zwischenzeitliche Anhebung des pH-Wertes verbessert die Abweisung schwacher Säuren.
Komplexität	Niedrig	Mittel	Zwei Hochdruckabschnitte und Verriegelungen.

Wie ein Doppelpass-Umkehrosmosesystem funktioniert

RO-1 reduziert Salzgehalt und Partikel; die interstage stellt die Chemie und Hydraulik ein (pH-Wert, Entgasung, Temperatur, Druck); RO-2 poliert dann auf Endqualität. Die gesamte Rückgewinnung folgt der Massenbilanz:

Allgemeine Erholung: R_insgesamt = 1 - (1 - R₁) × (1 - R₂)

Beispiel: wenn R₁=0,75 und R₂=0,80, dann ist R_insgesamt ≈ 1 - (0,25 × 0,20) = 95%.

Weil RO-2 saubereres Futter erhält, High-Flux-Elemente werden oft im zweiten Durchgang gewählt. Der zweite Durchlauf ist weniger empfindlich für die nominale Salzrückhaltung, aber sein TMP und ΔP müssen innerhalb der OEM-Grenzwerte bleiben.

Komponenten des Doppelpass-Umkehrosmosesystems (Stückliste)

Automatisierung: Verriegelungen, Trends, Alarme, Fernzugriff und Ereignisprotokolle.

Vorbehandlung: Rohwasserpumpe, Dosierung (Desinfektion/Koagulation/Antiscalant/SBS), Multimedia-Filter, GAC (falls Oxidationsmittel vorhanden), Patronenschutzfilter.

RO-1: Hochdruckpumpe, Druckbehälter und -elemente, Messgeräte und Transmitter (P/ΔP/F/Cond/ORP/Cl₂/pH/temp).

Interstage: optionaler Tank, zwischengeschaltete Hochdruckpumpe, statischer Mischer, Entgaser/Entkarbonisierer wenn CO₂ hoch ist, NaOH-Dosierung zur Anhebung des pH-Werts, um die Entfernung von Bor/Kieselerde zu verbessern.

RO-2: High-Flux-Elemente, Rückgewinnung/Gegendruckregelung, Permeat- und Konzentratkreisläufe.

CIP und Spülung: Säure/Lauge/Oxidationsmittel innerhalb der Membrangrenzen; Isolierung, Einweichen und abschließende neutrale Spülung.

Nachbehandlung (fakultativ): EDI, UV-TOC, Polieren MB, SS316L Lagerung und Vertrieb.

Doppelpass-Umkehrosmose-System Konstruktionsmerkmale

Wahl der Membrane: Hoher Durchfluss für RO-2; Überprüfung von Elementgrenzen, Temperatur, ΔP und Biofouling-Risiko.
pH-Strategie zwischen den Stufen: Erhöhen Sie den pH-Wert (z. B. 9-10), um die Abweisung schwacher Säuren (Bor, Kieselsäure) zu verbessern. Abwägung mit den Ablagerungsindizes und entsprechende Anpassung des Antiscalants.
Entgasung/Dekarbonisierung: Wenn Alkalität/CO₂ hoch ist, entfernen Sie CO₂ in der Zwischenstufe, um die Permeatleitfähigkeit und die EDI-Belastung zu verringern.
Entchlorung: Schutz der PA-Membranen mit GAC oder SBS; Überprüfung des freien Cl₂=ND am RO-1 Eingang.
Rückführung des Konzentrats: Die Rückführung von RO-2-Konzentrat in die RO-1-Ansaugung kann die Gesamtwiedergewinnung erhöhen - prüfen Sie die NPSH-Spanne, die Durchmischung und den Temperaturanstieg.
Materialien und Hygiene: Für Lebensmittel/Pharma/UPW sind SS316L, Sanitärschweißung und hygienische Ventile zu verwenden; Konstruktion für reibungsloses Spülen und Entleeren.
Energie: Zwei HP-Abschnitte erhöhen die Draht-zu-Wasser-Energie, aber eine verbesserte Gesamtausbeute und weniger Polierschritte können die OPEX ausgleichen.

Zwischenstufenoptionen für ein Doppelpass-Umkehrosmosesystem

Option	Profis	Nachteile	Typische Skala
Zwischengeschalteter Tank + RO-2 HP Pumpe	Bester Puffer; einfache Steuerung; einfache Online-Reinigung und Startsequenzen	Mehr Stellfläche/CAPEX; Sanitäranlagen für hygienischen Service erforderlich	Mittlere bis große Systeme; variable Einspeisungen
Direkte Verrohrung (kein Tank) + RO-2 HP Pumpe	Kompakt; weniger Schiffe; kürzere Projektlaufzeiten	Strengere Verriegelungen/Flussausgleich; weniger Stoßleistung	Kleine bis mittlere Systeme; stabile Vorbehandlung
Gemeinsame RO-1 HP Pumpe (kein Tank, keine RO-2 Pumpe)	Geringster CAPEX; kleinster Platzbedarf	Strenge Kontrolle des Druckgefälles; Gefahr von Gegendruck und Umkippen	Kleine Systeme mit gleichmäßiger Belastung

Werkzeugkasten zur Dimensionierung von Doppelpass-Umkehrosmosesystemen

6.1 Massenbilanz und Verwertung

Gegebener Futtermittelfluss Fwählen Sie R₁ und R₂ um die Qualitäts- und Energieziele zu erreichen. Die Gesamtausbeute wird wie oben dargestellt berechnet; Konzentrat- und Permeatströme folgen direkt.

Beispiel A: F = 20 m³/h, R₁=75%, R₂=80% → P_insgesamt ≈ 19 m³/h; C_insgesamt ≈ 1 m³/h.

Beispiel B (mit RO-2-Sole-Rücklauf): Rücklaufverhältnis so einstellen, dass der NPSH-Wert der RO-1-Ansaugung ≥ erforderlich + Sicherheit; Temperaturanstieg und Antiscalant-Fenster erneut prüfen.

6.2 Pumpen und Hydraulik

Bemessen Sie die RO-1- und RO-2-HP-Pumpen für den Bemessungsdurchfluss und ΔP, zuzüglich einer Marge für Verschmutzung und Temperaturschwankungen.
Für den Sole-Rücklauf zur RO-1-Ansaugung, validieren Sie NPSH verfügbar > NPSH erforderlich + 1-2 m und ein T-Stück zum Mischen/Statikmischer vorsehen.

6.3 Elementstaffelung

Clean-in/Clean-out-Konstruktion verwenden; Elemente nach Fluss und ΔP abstufen. RO-2 kann bei höherem Fluss oft mit weniger Druckbehältern auskommen; halten Sie jede Stufe innerhalb der OEM-ΔP-Grenzwerte und sorgen Sie für Konzentratdrosselung/Gegendruckventile.

Wasserchemie in einem Doppelpass-Umkehrosmosesystem

Bor und Kieselerde: Eine zwischenzeitliche Anhebung des pH-Werts (auf 9-10) verbessert die Abweisung; bestätigen Sie die Stabilität mit den Grenzwerten des Herstellers des Antiscalants.
CO₂ & Leitfähigkeit: Die Entgasung zwischen den Stufen senkt die Leitfähigkeit des Permeats und verringert die EDI-Belastung.
Skalierung des Risikos: Auch bei niedrigerem TDS-Wert nach RO-1 sollten Sie LSI/CSI, CaSO₄Ba/Sr-Sulfate und Eisen/Mangan; CIP-Auslöser einstellen.
Analytik: kontinuierliche Überwachung der Leitfähigkeit von Permeat und Konzentrat, ΔP, pH, ORP/Cl₂Temperatur und Durchfluss; Trend im Vergleich zur Akzeptanz der Basislinie.

Dieser Artikel über eine Doppelpass-Umkehrosmoseanlage konzentriert sich auf Entscheidungen, die Ingenieure unter realen Anlagenbedingungen treffen.

Betrieb einer Doppelpass-Umkehrosmoseanlage

Start/Stopp: Rückstau von RO-2 zu RO-1 verhindern; HD-Pumpen und Zwischenstufenventile in Reihe schalten; VFD-Logik für langsames Anfahren vorsehen.
Spülung und Abwasserentsorgung: Permeatspülung mit niedrigem TDS-Wert bei Stillstand; regelmäßige heiße WFI-grade oder chemische Sanitisierung für hygienischen Betrieb.
CIP-Auslöser: Flussabnahme, ΔP-Anstieg, Leitfähigkeitsdrift; Säure/Lauge/Oxidationsmittel innerhalb der Grenzwerte wählen und bis zur Neutralität spülen.
Allgemeine Probleme: Luftschleusen zwischen den Stufen, falsch eingestellte Sole-Rücklaufventile, Feinkohle, Driftkontrolle des Analysegeräts durch Verriegelungen und Routinekalibrierung.

Lesen Sie weiter: US EPA - Wasserforschung; Water Environment Federation - Veröffentlichungen. Verwandte Seiten auf unserer Website: Überblick über das RO-System, UF-Membran-Leitfaden, HP-Pumpen und Dosierzubehör.

Typische Spezifikationen und Leistungsbereiche

Industrie	Futtermittel TDS	R₁/R₂	Insgesamt R	Permeat-Ziel	Anmerkungen
Elektronik/UPW	200-1.000 mg/L	75-80% / 80-85%	92-95%	<5 µS/cm, Bor <0,2 mg/L	Zwischenstufenentgasung und pH-Anhebung üblich
Pharma (PW/HPW)	100-800 mg/L	70-80% / 80-85%	90-94%	<10 µS/cm, TOC-Kontrolle	Sanitär 316L, hygienische Ventile, Heißwasser-/Chemie-Sanitär
Getränk	200-1.500 mg/L	70-80% / 80-85%	90-94%	Stabiles Geschmacksprofil	Konsistente CO₂ Management
Kesselspeisung	100-1.000 mg/L	75-80% / 80-85%	92-95%	<10 µS/cm	Optionales EDI-Polnisch

Nächste Schritte: Besorgen Sie sich ein RO-Designpaket mit zwei Durchgängen

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FAQs

Double Pass RO vs. Single Pass + EDI: Wie soll man sich entscheiden?

RO mit zwei Durchläufen vereinfacht die Oxidationsmittelkontrolle und kann viele Anforderungen allein erfüllen; EDI bietet zusätzliche Robustheit für extrem niedrige Leitfähigkeit und kontinuierliches Polieren. Wählen Sie nach Qualitätsziel, Energie- und Validierungsanforderungen.

Brauche ich einen Zwischentank?

Wenn die Zufuhr oder das RO-1-Permeat instabil ist oder häufig gereinigt werden muss, verbessert ein Tank die Pufferung und die Steuerung des An- und Abschaltens. Kompakte Systeme mit gleichmäßigem Durchfluss können ohne Tank auskommen.

Warum werden bei RO-2 High-Flux-Elemente verwendet?

RO-2 wird mit saubererem Wasser betrieben, so dass bei gleichem ΔP ein höherer Durchfluss möglich ist; der gesamte Salzdurchfluss wird von RO-1 und der zwischengeschalteten Konditionierung dominiert.

Kann ich RO-2-Sole in die RO-1-Absaugung zurückführen?

Ja, um die Gesamtwiederfindung zu erhöhen - Überprüfung der NPSH-Spanne, der gründlichen Durchmischung, des Temperaturanstiegs und der Antiscalant-Grenzwerte; Hinzufügen von Alarmen bei abnormalem Saugdruck.

Wie verwalte ich Bor und Siliziumdioxid in zwei Durchgängen?

Erhöhen Sie den pH-Wert zwischen den Stufen und ziehen Sie eine Entgasung in Betracht; halten Sie die Scaling-Indizes innerhalb der Grenzen und überprüfen Sie Bor/Kieselsäure bei beiden Durchgängen während der Abnahme vor Ort.

Stark Water Engineering Team - Prozessdesign, Inbetriebnahme und Fehlerbehebung

Letzte Überprüfung: 2025-10-13

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